生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统反馈仿真研究

摘要

生猪生产在畜牧业中处于主体地位，其对国家经济社会发展和人民生活水平的提高都有着不可替代的重要意义，是一个重要的“三农”问题。
　　 随着我国生猪产业的不断发展和生猪生产的规模化和工厂化程度不断提高，生猪规模养殖产生的粪污量急剧增加且相对集中，无法被周围土地消纳，猪粪尿就从有机肥资源转变成污染源，环境污染问题日益突出。
　　 而沼气作为重要的户用生物质资源，户用生物质资源工程的推广和建设作为一项国家战略，出现了原料短缺和技术服务不足等问题，本文在已有研究成果的基础上，针对生猪规模养殖废弃物污染和户用生物质资源发展不足问题，探索生猪规模养殖废弃物处理和生物质资源开发的有效模式。本文研究工作和成果主要有:
　　 1.通过对中国生猪生产近年来生产消费基本情况的分析，得出了中国生猪生产消费在中国畜牧业以及世界猪肉生产消费中占据着主导地位。通过对“公司+生猪养殖户”模式的系统动力机制和博弈淘汰机制分析，剖析了近年来不具有市场开拓和风险应对能力的散养户不断退出的原因，验证了:随着社会经济的发展和生产技术的进步，现今我国生猪产业走上了规模化快速发展轨道，我国生猪产业正朝着规模化养殖方向发展，生猪规模化养殖已经成为我国生猪业的主要养殖模式。
　　 2.采用DEA对生猪规模间养殖效率进行评价，得出了:相较于散养，中小规模显示出了一定技术效率和规模效率，养殖技术和管理能力的不断升级在大规模生猪养殖中发挥了更为明显的作用。建立了生猪规模养殖环境承载力评价指标体系，通过因子分析和层次分析法，评价了2000-2011年生猪规模养殖环境承载力，评价结果警示了生猪规模养殖的环境承载力不断下降，在大力发展规模养殖的同时，必须处理好和自然环境的关系。
　　 3.通过SD基模对生猪规模养殖系统与户用生物质资源系统进行系统分析并进行基模并运算，提出了生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发模式。
　　 利用系统动力学对生猪规模养殖以及户用生物质资源的问题进行系统分析并对生猪规模养殖与户用生物质资源基模进行并运算，构建了生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发创新模式，系统动力学基模研究表明生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发既缓解了生猪规模养殖污染，提高农户生产效益，增加农民收入，又实现了沼气工程改善农村生活质量的重要民生工程的战略目标。生猪规模养殖作为生猪养殖的一种必然选择，随着生猪养殖规模的扩大和规模养殖场的不断增多，生猪规模养殖的环境污染问题日益突出。生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发模式对生猪规模养殖污染和户用生物质资源能源服务技术短缺制约具有反制约作用，是生猪规模养殖废弃物处理及资源循环开发的有效模式。
　　 4.将演化博弈模型与系统动力学进行有效结合，建立了SD演化博弈模型并对生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统进行动态演化研究，实现了系统动力学和演化博弈模型的有效结合，也实现了对影响演化博弈稳定状态的相关因素和政策进行动态仿真，创新了博弈和系统动力学有效结合的复杂系统分析方法和工具，进一步丰富和完善了系统动力学理论。
　　 通过农户行为理论和博弈及演化博弈相结合，在广泛调研的基础上，分析和探讨了生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统中农户行为的演化。演化博弈是研究行为的演化动态过程，而系统动力学恰恰也是研究复杂系统动态过程，通过系统动力学和博弈论及演化博弈进行有效结合，将系统动力学与演化博弈的动态复制系统有效结合，建立了SD演化博弈模型，对农户、生猪规模养殖企业、政府三个主体在生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统中的行为进行基于系统动力学的博弈动态演化，得出了推进农户、生猪规模养殖企业和政府参与生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的政策建议。
　　 5.提出了基模生成集核和基模核的概念，并利用基模生成集核和基模核对生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统进行了系统结构分析，完善了基模生成集理论，使系统结构分析的过程更为简洁直观，进一步丰富和完善了系统动力学基模及基模生成集理论。
　　 从系统的角度，建立刻画生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统经营模式的系统动力学流率基本入树模型，利用强简化流率基本入树模型作嵌运算生成极小基模核，由极小基模核构成基模生成集核，由基模生成集核生成具有典型意义的基模核并施行从流率基本入树模型至强简化入树模型的逆变换生成生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的具有典型意义的基模进行反馈分析;并通过枝向量行列式反馈环计算法计算出生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统经营模式系统总体流图的反馈环并对其进行分析，得出:利用强简化流率基本入树模型作嵌运算生成反馈极小基模核，由反馈极小基模核构成反馈基模生成集核并由反馈基模生成集核生成具有典型意义的基模和施行从流率基本入树模型至强简化入树模型的逆变换的基模生成方法更为简洁、直观，这为复杂系统的基模反馈分析提供了一个更为简洁的方法和思路。同时，利用基模生成集核生成基模并结合行列式反馈环算法进行基模反馈分析得出生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统对来自环境污染、农户优质能源利用的制约具有反制约作用，土地问题为制约该模式的主要因素。
　　 6.以江西德邦生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统作为实证研究案例，在对生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统进行了系统结构反馈分析情况下，构建了SD演化博弈模型分析了德邦生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的稳定性并进行调控对策仿真，得出了推动生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发的政策建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和研究意义

1．3 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的概念

1．3．1 生物质资源

1．3．2 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的概念

1．4 研究内容及研究方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．5 技术路线及主要创新点

1．5．1 技术路线

1．5．2 主要创新点

第2章 相关研究现状及理论简述

2．1 研究现状

2．1．1 农业产业化概述

2．1．2 生态农业研究概况

2．1．3 养殖废弃物处理的研究现状

2．1．4 规模化养猪场沼气工程发展的研究综述

2．1．5 沼气生态能源建设与生态畜牧业养殖技术的协调发展

2．1．6 规模养殖与农户合作发展研究的现状分析

2．1．7 系统动力学反馈结构分析与仿真理论研究的现状分析

2．2 相关理论简述

2．2．1 博弈理论

2．2．2 系统科学及系统动力学的相关理论

第3章 生猪规模养殖趋势分析

3．1 生猪生产消费基本情况

3．1．1 生猪出栏量和存栏量总体情况

3．1．2 生猪生产情况

3．1．3 生猪消费情况

3．1．4 生猪生产的区域发展情况

3．2 “公司+生猪养殖户”运营模式

3．2．1 “公司+生猪养殖户”经营模式运行的动力机制

3．2．2 “公司+生猪养殖户”经营模式的违约问题

3．3 生猪不同养殖规模的养殖技术效率分析

3．3．1 生猪不同规模生产基本情况

3．3．2 生猪规模间养殖特征

3．3．3 基于DEA的生猪规模间养殖技术效率分析

3．4 本章小结

第4章 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的动力机制

4．1 生猪规模养殖的环境承载力评价

4．1．1 生猪规模养殖环境承载力评价指标体系

4．1．2 生猪规模养殖环境承载力评价

4．2 农村沼气工程建设的动力机制

4．2．1 农村沼气工程建设的国家战略及政策法规

4．2．2 农村沼气工程建设的动力机制

4．3 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统的动力机制

4．4 本章小结

第5章 合作开发系统的农户行为演化

5．1 农户参与合作开发系统的外在影响因素

5．1．1 农户行为的理论基础

5．1．2 农户参与合作开发系统的外在影响因素

5．2 农户参与合作开发系统的行为博弈

5．3 农户参与合作开发系统的行为演化

5．3．1 农户参与合作开发系统的演化博弈模型

5．3．2 农户参与合作开发系统的博弈演化

5．3．3 农户参与合作开发系统的博弈演化稳定性分析

5．4 本章小结

第6章 基于系统动力学的合作开发系统主体博弈动态演化

6．1 合作开发系统主体得益矩阵

6．1．1 合作开发系统主体行为分析

6．1．2 合作开发系统主体得益矩阵

6．2 基于系统动力学的合作开发系统演化博弈的动态复制系统

6．2．1 基于合作开发系统演化博弈的动态复制系统

6．2．2 合作开发系统的SD演化博弈模型

6．3 基于系统动力学的合作开发系统的博弈动态演化

6．3．1 在既定得益情况下的开发系统三主体行为博弈动态演化

6．3．2 在既定主体行为下开发系统三主体行为博弈动态演化

6．3．3 在既定主体行为下主体得益对系统三主体行为博奔动态演化的影响

6．4 本章小结

第7章 基于基模生成集核的合作开发系统结构分析

7．1 合作开发系统流率基本入树模型的建立

7．1．1 流位流率系及外生变量、调控参数的确定

7．1．2 流率基本入树模型的构造

7．2 基模生成集核

7．2．1 概念及其生成定理

7．2．2 系统流率基本入树模型的强简化变换

7．2．3 基模生成集核

7．3 基模分析

7．4 合作开发系统总体反馈分析

7．4．1 总体增长上限基模

7．4．2 总流图的反馈环枝向量行列式计算与分析

7．5 小结

第8章 基于系统动力学演化博弈模型的系统对策仿真

8．1 德邦生猪规模养殖系统简介

8．1．1 高塘乡简介

8．1．2 江西省德邦牧业有限公司简介

8．2 基于SD的德邦合作开发系统的演化博弈模型

8．2．1 合作开发系统主体得益矩阵

8．2．2 德邦合作开发系统演化博弈的复制动态方程

8．2．3 德邦合作开发系统的SD演化博弈模型

8．3 基于系统动力学的博弈动态演化仿真

8．4 基于SD演化博弈模型的调控对策仿真

8．4．1 加强沼气服务体系建设

8．4．2 加大环境保护和户用沼气工程建设的考核力度

8．4．3 加大考核，发挥政府主导作用

8．4．4 加强对生猪规模养殖企业的监督力度，构建农户的表达通道

8．4．5 将国家政簟生根落地，提高农户使用户用生物质资源的积极性

8．5 本章小结

第9章 政策建议

9．1 进一步加大生猪规模养殖的政策支持力度，稳定猪肉价格

9．2 必须加大生猪规模养殖废弃物处理力度

9．3 大力开发生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统

9．4 必须保障合作开发系统的农户利益

9．5 发挥政府主导作用

9．6 加大对沼气服务体系建设的倾斜力度

第10章 总结与展望

10．1 全文总结

10．2 工作展望

致谢

参考文献

附录 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统二至十一阶反馈环核计算结果

攻读博士学位期间的研究成果